JP2023151046A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜地において、走行車体の前部又は後部が、予定走行経路上から外れてしまうことを良好に防止しながら自動走行できる作業車両を提供する。【解決手段】作業車両の制御装置７５の自動走行部３２は、自動走行中、後部測位装置１２により測位される走行車体２の後部が予定走行経路から離脱した距離である後部離脱距離Ｄ３を算出し、操舵アクチュエータ２０を制御して、後部離脱距離Ｄ３が短くなる方向へ前輪１３を自動操舵し、制御装置７５の離脱防止部３４は、自動走行中、前部測位装置１１により測位される走行車体２の前部が予定走行経路から離脱した距離である前部離脱距離Ｄ１を算出し、前部離脱距離Ｄ１が所定距離Ｄｐよりも長くなると、走行車体２を一時停止させる。【選択図】 図５

Description

本発明は、自動走行が可能な農業用の作業車両に関するものである。

従来、圃場を自動走行可能な走行車体と、農作業を行う作業機とを備え、予め設定された予定走行経路に沿って、農作業しながら圃場を自動走行するよう構成された作業車両が知られている。

例えば、特許文献１には、走行車体の前後方向略中央部に、位置情報を取得する測位装置を備え、自動走行中、この測位装置の位置が、予定走行経路上を移動するように、ステアリングホイールを自動操舵する作業車両が開示されている。この従来の作業車両は、自動走行時、後輪のみを駆動する２輪駆動式と、前輪と後輪の両方を駆動する４輪駆動式とを適宜切り換えるよう構成されている。

特開２０１９－９７４５４号公報

ここで、通常、作業車両が傾斜地を自動走行時、傾斜方向と略平行に走行する場合（すなわち、斜面を上るか下るように走行する場合）を除き、予定走行経路に対して車体が斜面下方へと横滑りし易い。このため、特許文献１に記載の作業車両によれば、横滑り時に、測位装置の位置を予定走行経路上に復帰させるため、車体が斜面上方へ進行するようにステアリングホイールが自動的に操舵される。その結果、予定走行経路に対し、車体の前部が上側、後部が下側に位置する姿勢となりやすい。なお、車体の横滑りを防止するため、ステアリングホイールの舵角を、予め斜面の上側に進む角度に保持させるよう構成した場合も同様である。

横滑りの程度によっては、車体が、予定走行経路の伸長方向に対して過度に斜めとなり、車体の前部又は後部が、予定走行経路上から大幅に離脱してしまうおそれがあった。例えば、施肥作業や防除作業のように、栽培中の作物の条間を縫うように自動走行する場合、前輪又は後輪が圃場の作物に接触してしまったり、圃場の作物の有無に拘わらず、作業機が予定走行経路に対して斜めとなった状態で走行することで作業幅が短くなってしまうなどの不都合が生じうる。

したがって、本発明は、傾斜地において、走行車体の前部又は後部が、予定走行経路上から外れてしまうことを良好に防止しながら自動走行できる作業車両を提供することを目的とするものである。

本発明のかかる目的は、
前輪および後輪と、前記前輪を操舵する操舵装置と、前記操舵装置を駆動する操舵アクチュエータと、前記前輪又は前記後輪の少なくとも一方に供給される回転動力を変速する変速装置とを有する走行車体と、
前記変速装置及び前記操舵アクチュエータを制御する制御装置と、
前記走行車体の前部に配置された前部測位装置と、
前記走行車体の後部に配置された後部測位装置と、
前記走行車体に取り付けられ、農作業を行う作業機とを備え、
前記制御装置は、前記操舵アクチュエータを制御し予め設定された予定走行経路に沿って前記走行車体を自動走行させる自動走行部と、前記走行車体の前部が予定走行経路から離脱することを防止する離脱防止部とを備え、
前記自動走行部は、自動走行中、前記後部測位装置により測位される前記走行車体の後部が予定走行経路から離脱した距離である後部離脱距離を算出し、前記操舵アクチュエータを制御して、前記後部離脱距離が短くなる方向へ前記前輪を自動操舵し、
前記離脱防止部は、自動走行中、前記前部測位装置により測位される前記走行車体の前部が予定走行経路から離脱した距離である前部離脱距離を算出し、前記前部離脱距離が所定距離よりも長くなると、前記走行車体を一時停止させるよう前記変速装置を制御することを特徴とする作業車両。

本発明によれば、走行車体の後部に配置された後部測位装置により測位される走行車体の後部の位置と、予め設定された予定走行経路との距離である後部離脱距離が短くなる方向に前輪が操舵されるから、傾斜地において、車体の後部が予定走行経路から大幅に離間してしまうことを抑制することができる。

さらに、本発明によれば、走行車体の前部に配置された前部測位装置により測位される走行車体の前部と予定走行経路との距離である前部離脱距離が所定距離よりも長くなると、走行車体が一時停止されるよう構成されているから、傾斜地において自動走行する場合でも、走行車体の前部が予定走行経路から大幅に離間してしまうことを防止できる。

本発明の好ましい実施形態においては、
前記離脱防止部は、前記前部離脱距離が所定距離よりも長くなったことにより前記走行車体を一時停止させると、前記操舵アクチュエータを制御して前記前輪の切れ角を小さくし、前記前部離脱距離が閾値以下になるまで前記走行車体を後進させた後、前記自動走行部により自動走行を再開させるよう構成されている。

本発明のこの好ましい実施形態によれば、前部離脱距離が所定距離よりも長くなり、走行車体を一時停止させると、制御装置の離脱防止部は、前輪の切れ角を小さくし、前部離脱距離が閾値以下になるまで走行車体を後進させるよう構成されているから、傾斜地において、過度に斜面の上側に向いた車体の姿勢を容易に修正できる。

加えて、離脱防止部は、前輪の切れ角を小さくした後に、走行車体を後進させるよう構成されているから、後進後に車体が予定走行経路よりも過度に斜面の上側へ位置してしまうことを防ぎ、自動走行を再開した直後に、前部離脱距離が所定の距離よりも長くなることを防止できる。したがって、走行車体の前部が予定走行経路から大幅に離間してしまうことを防止しつつ、頻繁な車体の停止により作業効率が下がることを防ぐことができる。

本発明のさらに好ましい実施形態においては、
前記自動走行部は、自動走行中、前記前部測位装置により測位される前記走行車体の前部の移動軌跡と前記後部測位装置により測位される前記走行車体の後部の移動軌跡との距離を示す前後軌跡間距離を算出し、前記前後軌跡間距離が長いほど、前記走行車体を減速するよう前記変速装置を制御する。

本発明のこの好ましい実施形態によれば、自動走行部は、予定走行経路に垂直な方向における走行車体の前部の移動軌跡と後部の移動軌跡との間の距離が長いほど、すなわち、走行車体の姿勢が予定走行経路に対して傾くほど、走行車体の車速を低く制御するよう構成されているから、車体の傾きが大きいときに、車速を低くして予定走行経路Ｒに沿って精確に自動走行できるとともに、車体の姿勢の傾きが小さいときに、車速を高くして作業を効率的に進めることができる。

本発明のさらに好ましい実施形態においては、
前記自動走行部は、自動走行中、前記前部離脱距離が長いほど、前記走行車体を減速するよう前記変速装置を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車両。

本発明のこの好ましい実施形態によれば、自動走行中に、前部離脱距離が長いほど（すなわち、車体の姿勢が予定走行経路に対してヨー方向に傾くほど）、走行車体の車速を低くするよう構成されているから、車体の傾きが大きいときに、車速を低くして予定走行経路Ｒに沿って精確に自動走行できるとともに、車体の姿勢の傾きが小さいときに、車速を高くして作業を効率的に進めることができる。

本発明によれば、傾斜地において、走行車体の前部又は後部が、予定走行経路上から外れてしまうことを良好に防止しながら自動走行できる作業車両を提供することが可能になる。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係る作業車両の略左側面図である。 図２は、図１に示された作業車両の略平面図である。 図３は、図１に示された作業車両の制御ブロック図である。 図４は、傾斜地にある圃場に設定された予定走行経路を示す模式図である。 図５は、走行車体の前部及び後部と、予定走行経路との位置関係を示す作業車両の近傍の模式的平面図である。 図６は、自動走行中に行われる離脱防止部の制御に係るフローチャートである。 図７（ａ）は、傾斜の小さい圃場で作業車両が一時停止した状態を示す模式図であり、図７（ｂ）は、傾斜の小さい圃場で一時停止した作業車両の姿勢を修正する手順を示す模式図であり、図７（ｃ）は、姿勢が修正された後の作業車両の状態を示す模式図である。 図８（ａ）は、傾斜の大きな圃場で作業車両が一時停止した状態を示す模式図であり、図８（ｂ）は、傾斜の大きな圃場で一時停止した作業車両の姿勢を修正する手順を示す模式図であり、図８（ｃ）は、姿勢が修正された後の作業車両の状態を示す模式図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施形態につき、詳細に説明を加える。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係る作業車両１の略左側面図であり、図２は、図１に示された作業車両１の略平面図である。

本明細書においては、特に断りがない限り、作業車両１の進行方向となる側を「前」、その反対側を「後」とし、作業車両１の進行方向である前方に向かって左側を「左」といい、その反対側を「右」という。

作業車両１は、走行用の車体である走行車体２と、３点リンク機構７により走行車体２の後部に取り付けられた作業機３と、走行車体２の前部に配置され、作業車両１を制御する制御装置５と、走行車体２の前部に取り付けられた前部測位装置１１と、走行車体２の後部に取り付けられた後部測位装置１２を備えている。

走行車体２は、転舵輪である左右一対の前輪１３と、左右一対の後輪１４と、操縦者が着座する操縦席１８と、ステアリングシャフト２１の上端部に固定されたステアリングホイール１７と、操縦席１８及びステアリングホイール１７が内部に配置されたキャビン５１と、作業車両１の動力源としてのエンジン４と、エンジン４を覆うボンネット１０と、エンジン４から出力される回転動力を変速するミッションケース１９を備えている。

本実施形態においては、走行車体２はトラクタにより構成されているが、走行車体の種類はこれに限定されるものではない。例えば、コンバインのように、作業機３を走行車体２の前部に配したものであってもよい。

ステアリングシャフト２１及びステアリングホイール１７は、前輪１３を操舵する部材であり、本発明の「操舵装置」の一例である。

ミッションケース１９は、静油圧式無段変速機（以下、「ＨＳＴ」という。）と副変速機構（不図示）を内部に備えている。

ミッションケース１９内で変速された回転動力は、前輪車軸２３と後輪車軸２４を通じて前輪１３、後輪１４に伝達されるとともに、図１に示されるＰＴＯ軸２５を介して作業機３に伝達（供給）される。

ＨＳＴは、トラニオン開度を調整することにより、副変速機構への出力回転を増減させ、逆転させ、又は停止させることができる。

また、操縦席１７の近傍に配置された切替レバーの操作により、一対の後輪１４のみが駆動される二輪駆動の状態と、前輪１３及び後輪１４が駆動される四輪駆動の状態との間で切り換え可能に構成されている。

ミッションケース１９は、本発明の「変速装置」の一例である。

作業機３は、本実施形態においては圃場に肥料を散布するブロードキャスタとして構成されており、タンク１５内に収容された肥料が、左右に揺動される散布筒１６の先端部から圃場に供給されるように構成されている。

なお、作業機はブロードキャスタに限定されるものではなく、ロータリー耕耘機、草刈機、レーザーレベラー、カルチベータ、畝立て機などであってもよい。

３点リンク機構７は、トップリンク８と、走行車体２の後部から延びるリフトアーム２７が取り付けられた左右一対のロアリンク９を備えている。

走行車体２の後部に設けられた昇降シリンダ２６に作動油が供給されると、左右に延びる軸ＡＸまわりにリフトアーム２７が後ろ上がりに回動されるのに伴ってトップリンク８及び一対のロアリンク９が後ろ上がりに回動され、作業機３が上昇される。

これに対して、昇降シリンダ２６から作動油が排出されると、リフトアーム２７が軸ＡＸまわりに後ろ下がりに回動されるのに伴ってトップリンク８及び一対のロアリンク９が後ろ下がりに回動され、作業機３が下降される。

前部測位装置１１は、図１及び図２に示されるように、走行車体２の前部、より具体的には前輪車軸２３の前方かつ車体幅方向略中央部に取り付けられている。

前部測位装置１１はＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ信号を増幅し、ＧＮＳＳ信号の送信時刻の情報を取得した後、三角測量法を用いて自己の位置、すなわち、走行車体２の前部の位置を測定（測位）することができる。

後部測位装置１２は、図１及び図２に示されるように、走行車体２の後部、より具体的には後輪車軸２４の後方かつ車体幅方向略中央部に取り付けられている。

後部測位装置１２は前部測位装置１１と同様にして、後部測位装置１２の自己の位置、すなわち、走行車体２の後部の位置を測定（測位）することができる。

なお、前部測位装置１１及び後部測位装置１２により取得された情報に基づく車体２の位置の演算は、制御装置５において行われるよう構成してもよい。

図３は、図１に示された作業車両１の制御ブロック図である。

制御装置５は、作業車両１の走行を制御する車両ＥＣＵ４０と、車両ＥＣＵ４０に制御信号を送信する自動運転ＥＣＵ３０を備えている。

自動運転ＥＣＵ３０は、予定走行経路や作業機３の作業幅の情報、圃場形状情報、車体２の前部及び後部の位置情報等の種々の情報が格納される記録部３３と、予定走行経路を算定する経路算出部３１と、自動走行時における前輪１３の操向と車体２の走行の制御を行う自動走行部３２と、走行車体２の前部が予定走行経路から大きく離間してしまうのを防止する制御を行う、離脱防止部３４を備えている。

作業機３の作業幅の情報は、作業機３に搭載された作業機ＥＣＵ６より取得される識別情報に基づき制御装置５に読み出され、設定される。

経路算出部３１は、いわゆるティーチングにおいて、操縦者の操縦に基づき、車両１が圃場を１周することにより取得された圃場形状情報と、作業機３の作業幅の情報に基づき、予定走行経路を算出する。

なお、予定走行経路は、経路算出部３１により算出され、設定される他、制御装置５が別途設けられるサーバーから取得し、設定することも可能である。

自動走行部３２は、予め設定された予定走行経路と、後部測位装置１２により測定された車体２の後部の位置との間の距離である後部離脱距離を算出し、後部離脱距離を零にする方向へステアリングホイール１７を操舵するよう操舵情報を生成し、車両ＥＣＵ４０に送信する。

なお、操舵情報とはステアリングホイール１７がとるべき目標となる舵角である。

予定走行経路と車体２の後部の位置との間の距離である後部離脱距離は、予定走行経路に対して垂直な方向における後部離脱距離である（図５のＤ３参照）。また、後部離脱距離を零にする方向とは、換言すれば、予定走行経路と車体２の後部の位置との間の距離を短くする方向である。

自動走行部３２から操舵情報を取得すると、車両ＥＣＵ４０は、ステアリングホイール１７の舵角を検出するエンコーダ４４の検出信号と上記操舵情報に基づき、ステアリングシャフト２１及びステアリングホイール１７を一体的に回転させるステアリングモータ２０を駆動する。

ステアリングモータ２０は、車両ＥＣＵ４０からの入力パルス信号に応じた動作量で駆動し、その結果、ステアリングシャフト２１が回転されるのに伴って、ピットマンアーム（不図示）が回動され、前輪１３が操向される。

その結果、走行車体２の後部が予定走行経路に沿って移動する。ステアリングモータ２０は本発明の「操舵アクチュエータ」の一例である。

ここで、特許文献１に記載の作業車両においては、上述のように、走行車体の前後方向略中央部に配置された測位装置により測位される車体の位置を基準にしてステアリングホイールを自動操舵するように構成されている。

このため、特に傾斜地において、車体の姿勢が予定走行経路に対してヨー方向に過度に傾いた場合には、走行車体の前後方向略中央部が予定走行経路上に位置していても、車体の後部が予定走行経路から大きく離間してしまうことがある。

これに対して、本実施形態においては、制御装置５は後部測位装置１２により測位される車体２の後部の位置を基準にしてステアリングホイール１７を自動操舵するよう構成されている。

このように構成することにより、予定走行経路に対する車体２のヨー方向の傾きにより、車体２の後部が予定走行経路から大きく離間してしまうことを抑制できる。

したがって、一般的な作業車両と同様に前輪１３よりも大径に構成された後輪１４を、圃場に栽培されている作物の条間を通すように走らせることができ、作物の損害を抑制できる。

さらに、車両ＥＣＵ４０は、自動走行部３２から出力される目標車速についての情報と、走行車体２の走行速度を検出する車速センサ４１の検出信号に基づき、エンジン４の吸気量を調節するスロットルモータ４２と、ＨＳＴのトラニオン開度を調整するＨＳＴサーボモータ４３を駆動させて、実車速を目標車速に制御する。以下、自動走行部３２から出力される目標車速についての情報を、「車速情報」という。

加えて、車両ＥＣＵ４０は、後に詳述するように、離脱防止部３４から出力される走行停止信号に基づき、ＨＳＴサーボモータ４３を駆動させてＨＳＴの走行出力を切ると同時に、ブレーキを操作するブレーキシリンダ（不図示）への作動油の供給と排出を制御するブレーキ制御機構４７に制御信号を送信し、走行車体２の走行を停止させることができる。

また、車両ＥＣＵ４０は、図１に示されるリフトアーム２７の回動角度を検出するリフトアームセンサ２８の検出信号に基づき、昇降シリンダ２６への作動油の供給と排出を制御する昇降シリンダ制御機構４６に制御信号を送信し、作業機３を昇降する。

さらに、車両ＥＣＵ４０は、携帯端末５０と無線通信可能に構成されており、携帯端末５０から受信した開始信号に基づき、走行車体２の自動走行を開始できるよう構成されている。

図４は、傾斜地にある圃場に設定された予定走行経路Ｒを示す模式図であり、図５は、走行車体２の前部及び後部と、予定走行経路Ｒとの位置関係を示す作業車両１の近傍の模式的平面図である。なお、図５並びに後に詳述する図７及び図８においては、作業車両１の作業機３は省略されており、図５において、車体２の後部の移動軌跡Ｔ２が、説明の便宜上、予定走行経路Ｒから多めにずらして描かれている。

予定走行経路Ｒは、図４に示されるように、直線状に形成された複数の直進経路Ｒ１と、各直進経路Ｒ１から隣接する直進経路Ｒ１に折り返すように旋回する旋回経路Ｒ２とを含むように経路算出部３１により算出される。以下においては、特に断りがない限り、「予定走行経路Ｒ」は直進経路Ｒ１を指すものとして説明を行う。

なお、図中の例では、予定走行経路Ｒのそれぞれの直進経路Ｒ１は、おおよそ等高線に沿うように伸び、一本の直進経路Ｒ１の全長における高度は略同一となっている。
＜自動走行開始時の処理＞
操縦者の操縦に基づき、作業車両１が自動走行の開始位置Ｓ（図４参照）に配置された状態で、予定走行経路Ｒに沿った自動走行開始の操作が携帯端末５０上で行われると、自動走行部３２は、まず、車両ＥＣＵ４０に操舵情報を送信し、車体２の後部と予定走行経路Ｒとの間の距離を零にする方向にステアリングホイール１７の舵角を調整する。

本実施形態においては、車体２が直進する中立位置を起点としたステアリングホイール１７の舵角は、上記の後部離脱距離Ｄ３に比例した大きさに制御される。

次いで、自動走行部３２は、車速情報を車両ＥＣＵ４０に送信し、作業車両１（走行車体２）を発進させる。なお、舵角の調整と、作業車両１の発進とは、順序を逆に構成してもよい。
＜自動走行中の処理＞
作業車両１の走行中においては、自動走行部３２は、自動走行開始時と同様に、予め設定された予定走行経路Ｒと、後部測位装置１２により測定された車体２の後部の位置との間の後部離脱距離Ｄ３を零にする方向にステアリングホイール１７を自動操舵し続ける。

このように、後部測位装置１２により測位される車体２の後部の位置を基準にしてステアリングホイール１７の自動操舵を行うことにより、走行車体２の後部が予定走行経路Ｒから大幅に離間してしまうことを抑制できる。

一方、制御装置５の離脱防止部３４は、自動走行中に、以下に詳述する制御を行うことにより、走行車体２の前部が予定走行経路から大きく離間してしまうのを防止することができる。

図６は、自動走行中に行われる離脱防止部３４の制御に係るフローチャートである。

離脱防止部３４は、前部測位装置１１により測定される車体２の前部の位置と、予定走行経路Ｒとの間の距離である前部離脱距離Ｄ１を算出する（ステップｓ１）。

なお、車体２の前部の位置とは図５に示される前部測位装置１１の位置であり、前部離脱距離Ｄ１は、より詳細には、予定走行経路Ｒに対して垂直な方向における予定走行経路Ｒと車体２の前部との間の距離である。

次いで、離脱防止部３４は、算出した前部離脱距離Ｄ１が離脱限界距離Ｄｐよりも長いか否かを判定する（ステップｓ２）。

離脱限界距離Ｄｐは、車体２の前部が予定走行経路Ｒからこれ以上離間することが許容されない距離（所定距離）である。

判定の結果、前部離脱距離Ｄ１が離脱限界距離Ｄｐ以下である場合には、前部離脱距離Ｄ１が離脱限界距離Ｄｐよりも長くなるまで、前部離脱距離Ｄ１の算出と判定が繰り返し行われる。

これに対して、判定の結果、前部離脱距離Ｄ１が離脱限界距離Ｄｐよりも長い場合には、車体２の前部が予定走行経路Ｒから大きく離間していることが認められるので、離脱防止部３４は、車両ＥＣＵ４０に走行停止信号を送信する（ステップｓ３）。

その結果、ＨＳＴサーボモータ４３が駆動してトラニオン軸が中立位置に変更されると同時にブレーキが作動し、走行車体２の走行（及び走行車体２の走行による作業車両１の走行）が一時的に停止される（ステップｓ３）。

このとき、自動走行部３２による前輪１３の操向と車体２の走行の制御も停止される。

なお、車両ＥＣＵ４０はトラニオン軸を中立位置に変更することのみによって、走行車体２の走行を停止させるよう構成してもよく、この場合には制動距離は長くなるが、ＨＳＴの出力をなくすことができるため、車体２を停止させることができる。

このように、車体２の前部の位置が予定走行経路Ｒから大きく外れると、車体２の走行を一時停止させるよう構成することにより、前輪１３が予定走行経路Ｒから大きく外れた状態で走行し続けてしまう事態を防止できる。

したがって、圃場に栽培される作物に接触してしまう事態を防止することができる。

こうして車体２を停止（停車）させると、離脱防止部３４は、車体２の傾斜角度を検出するＩＭＵ（慣性計測装置）４５の検出信号に基づき、車体２のロール方向の傾斜角度が閾値以上であるか否かを判定する（ステップｓ４）。

判定の結果、車体２のロール方向の傾斜角度が閾値未満である場合には、停止位置の圃場の傾斜が小さい（換言すれば、傾斜がなだらかである）ことが認められるので、離脱防止部３４は以下のようにして走行車体２の姿勢を修正する。

図７（ａ）は、傾斜の小さい圃場で作業車両１が一時停止した状態を示す模式図であり、図７（ｂ）は、傾斜の小さい圃場で一時停止した作業車両１の姿勢を修正する手順を示す模式図であり、図７（ｃ）は、姿勢が修正された後の作業車両１の状態を示す模式図である。

なお、図７（ｂ）に示される各ステップの数字は、図６に示されるステップの数字に対応している。

傾斜地を自動走行する間、走行車体２は斜面の下側へ横滑りする傾向にあるため、予定走行経路Ｒ上を走行すべく、ステアリングホイール１７は斜面の上側（山側）へ自動操舵される（図７においては右側に切られる）。

加えて、車体２の後部には作業機３（図１及び図２参照）が取り付けられているため、車体２の後部が作業機３の重みにより自然と斜面の下側へ移動する傾向にある。

したがって、車体２の前部の位置が予定走行経路Ｒから離脱限界距離Ｄｐより大きく離れて走行車体２が一時停止されたときには、通常、前輪１３がやや斜面の上側に向いている。

同時に、車体２は図７（ａ）に示されるように、予定走行経路Ｒに対して車体２が過度に斜めの姿勢をとっている。より詳細には、走行車体２は、車体２の前部が後部よりも過度に斜面上側に位置する姿勢にある。

作業車両１が一時停止すると、離脱防止部３４は、まず、車両ＥＣＵ４０に操舵情報を送信してステアリングホイール（図６内のハンドル）１７を所定の角度だけ中立位置側に切り戻し（換言すれば、ステアリングホイール１７の切れ角を小さくし）、操舵輪である前輪１３の切れ角（車体２が直進する状態を基準にした前輪の角度）を所定の角度だけ小さくする（ステップｓ５）。

次いで、離脱防止部３４は、車両ＥＣＵ４０に車速情報を送信して、前部離脱距離Ｄ１（図５参照）が閾値以下になるまで走行車体２を後進させる（ステップｓ６）。

その結果、走行車体２の姿勢が、図７（ｃ）に示されるように予定走行経路Ｒに略沿う（換言すれば、略平行な）状態に修正される。なお、この場合の閾値は、上述の離脱限界距離Ｄｐよりも小さい値である。

このように、前輪１３の切れ角を小さくしてから車体２を後進させることにより、後進後に過度に斜面の上側へ位置してしまうことを防ぎ、図５に示される前部離脱距離Ｄ１が、自動走行再開直後に離脱限界距離Ｄｐよりも長くなってしまうことを防止できる。したがって、車体２の前部が予定走行経路Ｒから大幅に離間する事態を防止しつつも、頻繁な車体２の停止により作業効率が下がることを防止することができる。

一方で、車体２を一時停止させた後に、車体２のロール方向の傾斜角度が閾値以上であるか否かを判定した結果、車体２のロール方向の傾斜角度が閾値以上である場合には、停止位置の圃場の傾斜角度が大きい（換言すれば、傾斜が急である）ことが認められるので、離脱防止部３４は以下のようにして、走行車体２の姿勢を修正する。

図８（ａ）は、傾斜の大きな圃場で作業車両１が一時停止した状態を示す模式図であり、図８（ｂ）は、傾斜の大きな圃場で一時停止した作業車両１の姿勢を修正する手順を示す模式図であり、図８（ｃ）は、姿勢が修正された後の作業車両１の状態を示す模式図である。

なお、図８（ｂ）に示される各ステップの数字は、図６に示されるステップの数字に対応している。

作業車両１が一時停止すると、離脱防止部３４は、まず、車両ＥＣＵ４０に操舵情報を送信し、ステアリングホイール（図６中のハンドル）１７を、車体２が直進する中立位置を超えて反対側、すなわち傾斜下側に回転させる（ステップｓ７）。

ここにいう傾斜下側に回転とは、図８に示される状況においては左回りの回転である。

次いで、離脱防止部３４は、車両ＥＣＵ４０に目標車速情報を送信し、前部離脱距離Ｄ１（図５参照）が閾値以下になるまで走行車体２（車両１）を前進させる（ステップｓ８）。

その結果、走行車体２の姿勢が、図８（ｃ）に示されるように予定走行経路Ｒに略沿う（換言すれば、略平行な）状態に修正される。

ここで、傾斜が急な地点で走行車体２が一時停止したときに、仮に、図７（ｂ）に示される手順で姿勢の修正を図った場合には、姿勢を修正するため後進する間に斜面の下側に滑ってしまい、姿勢修正後の車体２の後部の位置が予定走行経路Ｒから著しく斜面の下側に離れてしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態においては、停止位置の圃場の傾斜が急である場合、はみだし防止部３４は、車体２を前進させて車体２の姿勢を修正するよう構成されている。

したがって、車体２の姿勢を修正しつつも、車体２の後部を着実に予定走行経路Ｒの近傍に留めることができる。

なお、ステアリングホイール１７を傾斜下側に回転させる量は、車体２が直進する中立位置を起点に所定の角度として構成してもよく、一時停止した時点での舵角を起点に所定の角度として構成してもよい。

こうして一時停止時の圃場の傾斜角度に応じた手順で走行車体２の姿勢を修正すると、自動走行部３２による前輪１３の操向と車体２の走行の制御が再開されて、ステアリングホイール１７の舵角の調整後に、作業車両１が発進される。

以下、同様にして、自動走行部３２が、車体２の後部が予定走行経路Ｒに沿って移動するようにステアリングホイール１７を自動操舵しつつ走行車体２を走行させ、前部離脱距離Ｄ１が離脱限界距離Ｄｐよりも長くなると、離脱防止部３４が走行を一時停止させて、図７（ｂ）又は図８（ｂ）に示される手順で車体２の姿勢を修正するという流れを繰り返しながら、予定走行経路Ｒに沿った作業車両１の自動走行を行う。
＜自動走行時の車速制御＞
一方、自動走行部３２は、自動走行中に、走行車体２の直進性を検出し、その直進性に応じて走行速度を調整するよう構成されている。

具体的には、自動走行部３２は、図５に示されるように、前部測位装置１１により所定のデータ測定周期で測位される走行車体２の前部の位置１１及び１１’を結ぶことにより得られる走行車体２の前部の移動軌跡Ｔ１と、後部測位装置１２により所定のデータ測定周期で測位される車体２の後部の位置１２及び１２’を結ぶことにより得られる走行車体２の後部の移動軌跡Ｔ２との間の（予定走行経路Ｒ１に垂直な方向における）距離である前後軌跡間距離Ｄ２を算出する。この前後軌跡間距離Ｄ２が長いほど、斜面の下側への横滑り量が多い。

横滑り量が多い場合には、予定走行経路Ｒに復帰するため斜面の上側に進むようにステアリングホイール１７が自動的に操舵されたことにより、又は／及び作業機３の重みにより、車体２の姿勢が予定走行経路Ｒに対してヨー方向に大きく傾いたことが認められるので、直進性が低い。

したがって、自動走行部３２は、自動走行中に、前後軌跡間距離Ｄ２を算出し、前後軌跡間距離Ｄ２が長いほど目標車速を低く設定して走行車体２の走行速度を低く調整する。換言すれば、自動走行部３２は、前後軌跡間距離Ｄ２が短いほど目標車速を高く設定して走行車体２の走行速度を高く調整する。

すなわち、自動走行部３２は前後軌跡間距離Ｄ２の長さの値に反比例するように、目標車速の高さの値を設定して車速情報を車両ＥＣＵ４０に送信し、車両ＥＣＵ４０は、ＨＳＴサーボモータ４３を駆動してＨＳＴのトラニオン開度を調整し、走行車体２の走行速度を制御する。

このように、本実施形態に係る自動走行部３２は、車体２の姿勢の傾きが小さく、直進性が良好であるときには車速を上げるよう構成されているから、効率よく作業を行うことができる。

反対に、車体２の姿勢の傾きが多く、直進性が低いときには、予定走行経路Ｒに沿うように走行することが難しいため、自動走行部３２は車速を下げるよう構成されているから、予定走行経路Ｒに沿って精確に走行できる。

したがって、傾斜地において等高線に沿うように自動走行する場合でも、前輪１３又は後輪１４が作物に接触してしまう事態を効果的に抑制することができる。

ここで、図１及び図２に示されるように、走行車体２の前部の位置を測定する前部測位装置１１は前輪車軸２３の前方に、走行車体２の後部の位置を測定する後部測位装置１２は後輪車軸２４の後方に各々配置されている。

したがって、前後の測位装置１１，１２同士の距離を大きくとることができ、車体２の直進性を精度よく検出することができる。

また、図５内の符号「１１’」は、自動走行中に所定のデータ測定周期で前部測位装置１１により測定される走行車体２の前部の（過去の）各位置を各々示し、符号「１２’」は、自動走行中に所定のデータ測定周期で後部測位装置１２により測定される走行車体２の後部の（過去の）各位置を各々示している。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、図１ないし図８に示された前記実施形態においては、自動走行部３２は、予め設定された予定走行経路Ｒと、後部測位装置１２により測定された車両１の後部の位置との間の後部離脱距離Ｄ３を算出し、この後部離脱距離Ｄ３を０にする方向にステアリングホイール１７
を操舵するよう操舵情報を生成し、車両ＥＣＵ４０は、上記操舵情報に基づき、ステアリングモータ２０を駆動するよう構成されているが、自動走行中のステアリングホイールの目標舵角を、後部離脱距離Ｄ３に加えて車体の傾斜角度を加味した舵角に補正するよう構成してもよい。傾斜が大きいほど、ステアリングホイールの舵角を山側に補正するよう構成することにより、走行車体の姿勢を予定走行経路に対してやや斜めにでき、斜面の下側への横滑りを防止することができる。

また、図１ないし図８に示された前記実施形態においては、制御装置５の車両ＥＣＵ４０は、走行車体２の前部の移動軌跡Ｔ１と、後部の移動軌跡Ｔ２との間の前後軌跡間距離Ｄ２を算出し、前後軌跡間距離Ｄ２が短いほど走行車体２の走行速度を高くするよう構成されているが、前部測定装置１１により測定される走行車体２の前部の位置と、予定走行経路Ｒ（より具体的には直進経路Ｒ１）との間の距離である前部離脱距離Ｄ１が短いほど、走行車体２の速度を高くし、前部離脱距離Ｄ１が長いほど、車速を低く制御するよう構成してもよい。この場合にも、予定走行経路Ｒに対する車体２の姿勢の傾きが小さいときに車速を上げて効率よく作業を進めることができるとともに、予定走行経路Ｒに対する車体２の姿勢の傾きが大きいときに車速を下げ、予定走行経路Ｒに沿って精確に走行することができる。

さらに、図１ないし図８に示された前記実施形態においては、一対の後輪１４のみが駆動される二輪駆動の状態と、前輪１３及び後輪１４が駆動される四輪駆動の状態との間で切り換え可能に構成されているが、自動走行時に、一対の前輪のみが駆動されるよう構成してもよい。

加えて、図１ないし図８に示された前記実施形態においては、走行車体２のロール方向の傾斜角度に基づき、圃場の傾斜角度を判断し、車体２の姿勢の修正方法を選択するよう構成されているが、ヨー方向又はピッチ方向の車体２の傾斜角度の大小に基づき、車体の姿勢の修正方法を選択するよう構成してもよく、ロール方向、ヨー方向、及びピッチ方向も含めたあらゆる方向における車体２の傾斜角度の大小に基づき、車体２の姿勢の修正手順を決定するように構成してもよい。

また、図１ないし図８に示された前記実施形態においては、走行車体２を一時停止させたときの圃場の傾斜角度に基づき、ステアリングホイール１７を切り戻して後進するか（図７（ｂ）参照）、又はステアリングホイール１７を斜面下側に進むように反対側へ切って前進するか（図８（ｂ）参照）を選択するよう構成されているが、走行車体を一時停止させたときに、ステアリングホイールを切り戻して後進した後に、ステアリングホイールを斜面下側に進むように反対側へ切って前進するよう構成してもよい。このように構成することにより、予定走行経路から大幅に離間することなく、車体のヨー方向の姿勢を予定走行経路に略沿った姿勢に修正することができる。加えて、走行車体を一時停止させた位置の近傍に、姿勢を修正した状態で戻ることが可能になる。

さらに、図１ないし図８に示された前記実施形態において、図４に示された傾斜地にある圃場上で自動走行する場合を例に説明を進めたが、平地においても、同様に、図６に示された制御を行うよう構成してもよい。

１ 作業車両
２ 走行車体
３ 作業機
４ エンジン
５ 制御装置
６ 作業機ＥＣＵ
７ ３点リンク機構
８ トップリンク
９ ロアリンク
１０ ボンネット
１１ 前部測位装置
１２ 後部測位装置
１３ 前輪
１４ 後輪
１５ タンク
１６ 散布筒
１７ ステアリングホイール
１８ 操縦席
１９ ミッションケース
２０ ステアリングモータ
２１ ステアリングシャフト
２３ 前輪車軸
２４ 後輪車軸
２５ ＰＴＯ軸
２６ 昇降シリンダ
２７ リフトアーム
２８ リフトアームセンサ
２９ 車速センサ
３０ 自動運転ＥＣＵ
３１ 経路算定部
３２ 自動走行部
４０ 車両ＥＣＵ
４１ 車速センサ
４２ スロットルモータ
４３ ＨＳＴサーボモータ
４４ エンコーダ
４５ ＩＭＵ
４６ 昇降シリンダ制御機構
４７ ブレーキ制御機構
５０ 携帯端末
５１ キャビン

Claims (4)

1. 前輪および後輪と、前記前輪を操舵する操舵装置と、前記操舵装置を駆動する操舵アクチュエータと、前記前輪又は前記後輪の少なくとも一方に供給される回転動力を変速する変速装置とを有する走行車体と、
   前記変速装置及び前記操舵アクチュエータを制御する制御装置と、
   前記走行車体の前部に配置された前部測位装置と、
   前記走行車体の後部に配置された後部測位装置と、
   前記走行車体に取り付けられ、農作業を行う作業機とを備え、
   前記制御装置は、前記操舵アクチュエータを制御し予め設定された予定走行経路に沿って前記走行車体を自動走行させる自動走行部と、前記走行車体の前部が予定走行経路から離脱することを防止する離脱防止部とを備え、
   前記自動走行部は、自動走行中、前記後部測位装置により測位される前記走行車体の後部が予定走行経路から離脱した距離である後部離脱距離を算出し、前記操舵アクチュエータを制御して、前記後部離脱距離が短くなる方向へ前記前輪を自動操舵し、
   前記離脱防止部は、自動走行中、前記前部測位装置により測位される前記走行車体の前部が予定走行経路から離脱した距離である前部離脱距離を算出し、前記前部離脱距離が所定距離よりも長くなると、前記走行車体を一時停止させるよう前記変速装置を制御することを特徴とする作業車両。
2. 前記離脱防止部は、前記前部離脱距離が所定距離よりも長くなったことにより前記走行車体を一時停止させると、前記操舵アクチュエータを制御して前記前輪の切れ角を小さくし、前記前部離脱距離が閾値以下になるまで前記走行車体を後進させた後、前記自動走行部により自動走行を再開させるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記自動走行部は、自動走行中、前記前部測位装置により測位される前記走行車体の前部の移動軌跡と前記後部測位装置により測位される前記走行車体の後部の移動軌跡との距離を示す前後軌跡間距離を算出し、前記前後軌跡間距離が長いほど、前記走行車体を減速するよう前記変速装置を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車両。
4. 前記自動走行部は、自動走行中、前記前部離脱距離が長いほど、前記走行車体を減速するよう前記変速装置を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車両。